生产异常时焦炉煤气热值下降情况分析

王志刚

摘 要：通过焦化厂炼焦系统的一次限产，探讨分析焦炉煤气热值下降的原因，提出相应的解决办法，避免煤气热值下降给后续冶炼系统带来风险。

关键词：焦炉煤气；热值；可燃成分；炉顶空间温度

1 异常情况过程简介

2015年中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动期间，因环保压力，9月1日开始某焦化厂响应某市应急预案实行闷炉限产。结交时间逐步延长到40h以上。9月4日开始逐步恢复生产，9月8日恢复到正常水平。其间，后续用户都有不同程度的减产停产。

2 焦炉煤气的取样成分分析及比较

经煤气取样化验分析（参见表1），闷炉后焦炉煤气热值逐渐下降，到9月2日明显下降。焦炉煤气中的最主要成分之一甲烷最低值只有标准值的55%，氢气含量最低值只有标准值的77%。由于两个高热值的成分少，焦炉煤气热值最低值只有 12222kJ/m3（正常值为17 228kJ/m3）。

3 焦炉煤气热值下降的原因分析

正常情况下：从每个炭化室逸出的焦炉煤气的组分是随结焦时间的不同而不同的，但因炼焦操作是一个连续过程，所以整座焦炉发生的焦炉煤气的组分基本上是稳定的，不会有太大变化。但如果炼焦生产操作发生异常，不能正常按计划出焦、装煤，其焦炉煤气组成和发生量也会随之发生变化。

现在，我们就从闷炉限产的情况来分析一下：

（1）因闷炉限产，不对焦炉进行出焦和装煤的操作，导致焦炉煤气在炭化室内停留的时间延长，致使焦炉煤气中的高热值成分（如苯族烃、酚等）发生进一步分解，变相增加了焦炉煤气的发生量。同时，因炉顶空间温度的升高，碳氢化合物很容易分解，使煤气中的低热值的CO含量增加，而高热值的H2、CH4含量减少。煤气中的 CO含量较高，苯族烃类含量偏低，由于苯族烃类的热值高于CO，所以焦炉煤气热值呈下降趋势。

（2）在闷炉期间，调整不好碳化室会出现负压现象，加上焦炉老化，炉顶空间温度的升高炉墙石墨被烧掉，就会使燃烧室压力高于碳化室，就会有大量的燃烧废气由燃烧室流入碳化室。其次，因炉门等处密封不严碳化室吸入空气，使得部分焦炉煤气在炭化室内燃烧，这也会导致炭化室内的温度升高，同时焦炉煤气被燃烧废气冲淡，使氮气和二氧化碳的含量显著增加，热值下降。换句話说：焦炉煤气中的可燃成分遇到氧气燃烧掉了一部分，变成了低热值的一氧化碳和废气、水等，导致煤气中有效成分的含量进一步降低，氮气和二氧化碳的含量增加。从表1中的煤气分析数据不难发现：二氧化碳和氮气含量持续升高。

（3）在闷炉期间，碳化室焦炭到了成熟后期，煤气发生量急剧减少。

4 在该市取消环保应急预案后，焦化厂迅速组织恢复生产，并采取以下措施迅速提高焦炉煤气热值

（1）适当降低煤气风机吸力，提高各焦炉集气管压力，从而使碳化室压力高于燃烧室，杜绝燃烧室废气进入煤气外送系统。

（2）提高装煤量，强化装平煤操作，降低炉顶空间高度，从而达到降低炉顶空间温度的目的，减少焦炉煤气中各高热值组分在碳化室的分解。

（3）组织人员采取各种措施封堵焦炉炉体、炉门等，减少因密封不严进入系统的空气。

（4）逐步提高炉温，缩短结焦时间到正常水平，提高煤气发生量。

采取如上几项措施后，焦炉煤气的发生量、热值迅速恢复到正常状态，如表2所示。

5 结语

通过对焦炉煤气热值下降情况的分析，可以得出如下结论：

炼焦系统出现异常，不能正常出焦和装煤时，要及时对煤气热值进行认真分析比对，及时调整焦炉加热制度和压力制度，保持炉顶空间温度不高于850℃，保持炭化室为正压，避免炭化室由加热系统窜入废气和由于炉门等处密封不严而吸入空气；恢复生产后应及时采取相应的措施，焦炉煤气的发生量、热值会很快恢复。

参考文献

[1]蒋卫刚.焦炉煤气热值下降成因分析与探讨[J].冶金动力，2012，（4）：24-25.

[2]陈玉村，钱虎林，邱全山，等.降低7.63m 焦炉炉顶空间温度的方法[J].燃料与化工，2010，（6）：12 -14.